Ураган Темной Материи дает больше шансов определить частицы аксиона

Голова, мы в урагане, мы не можем видеть. Его сверхдержава невидимости проистекает из того факта, что она сделана из темной материи.

И физики-астрономы нашли превосходное применение этому невидимому космическому урагану: разгадать тайну того, что составляет загадочную субстанцию. В статье, опубликованной 7 ноября в журнале Обзор физики D исследователи из университета Сарагосы, лондонского Королевского колледжа и британского института астрономии прогнозируют более высокие шансы выявления темной материи с помощью подробных спутниковых данных о движениях звезд.

Напоминание о том, что человечество - это капля в море

Общее количество нормальной массы, наблюдаемой человечеством - ваша кошка, солнце, стручок прилива - составляет менее пяти процентов вселенной. Примерно 68 процентов - это темная энергия, а последние 27 процентов - это темная материя. Просто темное пространство, созданное из того, кто знает что, потенциально способствующее ускоряющемуся расширению Вселенной. Из существующих теорий ученые предпочитают Слабо Взаимодействующие Массивные Частицы (WIMP) или аксионы как таинственную частицу.

Мы в основном плаваем в том, что ученые, такие как Кьяран А. Дж. О'Хара, доктор философии, постдок теоретической физики в Университете Сарагосы и первый автор исследования, называют «ветер темной материи».

«Причина, по которой мы используем эту фразу, состоит в том, что мы погружены в гало темной материи и вращаемся в галактическом диске (это вращающееся колесо звезд и газа), но гало сильно отличается», - говорит О'Хара. обратный, «Там нет диска темной материи, нет предпочтительного вращения, просто жужжит в случайных направлениях».

По сути, мы можем не знать, что это за частица, но, поскольку мы знаем направление, в котором мы вращаемся, такие ученые, как О'Хэйр, могут определить, откуда должна исходить темная материя, из которой исходят звездные потоки - остатки карликовых галактик, растянутые поперек небо - заходи.

«Потоки - это действительно общие предсказания того, как мы понимаем формирование галактик», - говорит О'Хара. Большинство потоков тонкие и маленькие, но множество богатых данных, собранных спутником Gaia Европейского космического агентства о расстоянии и скорости более миллиарда звезд, дает исследователям детали, необходимые для идентификации потоков, которые трудно увидеть человеческим глазом. Кроме того, ученые знают, что эти останки карликовой галактики идут с темной материей.

Поток S1, идентифицированный благодаря Gaia, штурмует нас как ураган по двум причинам.

«Действительно замечательная вещь, которую мы обнаружили в S1, заключается в том, что мы не только сидим внутри, но и в противоположном направлении, мы движемся вверх по течению», - объясняет О'Хара. «При проверке этого, когда мы видим темную материю, если там поток S1, мы можем быть уверены, что сигнал, который мы видели, является темной материей, потому что мы можем связать его с этим объектом, который мы можем видеть в космосе».

Как мы обнаруживаем темную материю?

Несмотря на то, что темная материя бьет нашу галактику по лицу, обнаружение оказывается сложной задачей. Эксперименты обычно создают столкновение и измеряют энергию, свет или разброс тепла. Предыдущие эксперименты, нацеленные на WIMP, рассматривали разброс нанометрового масштаба, и окно обнаруживаемой энергии оставалось узким. Для более ясного доказательства потока группа решила искать различные гипотетические частицы, аксионы, в условиях эксперимента, которые позволяют им искать разброс в миллиметровом масштабе (все еще крошечный, но обнаруживаемый) с гораздо более высоким шансом на успех.

Текущие эксперименты пытаются выровнять в двух направлениях, согласно O’Hare. Некоторые исследователи делают эксперимент настолько большим, насколько это возможно, чтобы дать частицам больше взаимодействия. С другой стороны, экспоненциально больше энергетических событий для темной материи происходит при более низких энергетических уровнях, которые требуют считывания более мелких и более мелких сигналов.

Несмотря на трудности, поток S1 существует на многообещающем перекрестке. «Главное, что мне действительно нравится в потоке S1, это то, что он дает нам еще одну вещь, которую нужно искать», - говорит О'Хара. «Это интерфейс астрономии и физики элементарных частиц. Это то, что астрономия может сказать нам о физике элементарных частиц, и что физика элементарных частиц может сказать астрономии ».